东华理工大学长江学院毕业设计 绪论
分钟时间。目前市场上,可以买到大型严密平差计算程序,但对于许多中小型日常的测量计算，还需要技术人员自己去开发；例如：碎部测量、支导线测量、面积计算、解析交会等。
1.2 基于Matlab的导线计算背景
本文依据Matlab对三种导线计算进行编程设计，主要因为该语言相对简单和直接，它主要有如下特点：
（1）编程效率高
Matlab是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许使用数学形式的语言编写程序，且比VB和C等语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用Matlab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。因此，Matlab语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言。由于它编写简单，所以编程效率高，易学易懂。
（2）用户使用方便
Matlab语言是一种解释执行的语言，它灵活、方便，其调试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编写程序一般都要经过四个步骤：编辑、编译、链接，以及执行和调试。各个步骤之间是顺序关系，编程的过程就是在它们之间做瀑布型的循环。Matlab语言与其他语言相比，较好的解决了上述问题，把编辑、编译、链接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作，快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语义错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比VB还要简单的语言。具体的说，Matlab运行时，如直接在命令行输入Matlab语句（命令），包括调M文件的语句，每输入一条语句，就立即对其进行处理，完成编译、链接和运行的全过程。又如，将Matlab源程序编辑为M文件，由于Matlab磁盘文件也是M文件，所以编辑后的源文件就可以直接运行，而不需要进行编译和链接。在运行M文件时，如果有错，计算机屏幕上会给出详细的出错信息，用户经修改后再执行，直到正确为止。所以可以说，MATLAB语言不仅是一种语言，广义上讲是一种该语言的开发系统，即语言调试系统。
（3）扩充能力强，交互性好
高版本的的Matlab语言有丰富的库函数，在进行复杂的数序运算时可以直接调用，而且Matlab的库函数同用户文件在形成上一样，所以用户文件也可作为Matlab的库函数来调用。因而，用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数，以便提高Matlab的使用效率和扩充它的功能[1]。
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东华理工大学长江学院毕业设计 导线类型及特点
2. 导线类型及特点
2.1 导线的布设
2.1.1 导线的布设形式
导线可被布设为单一导线和导线网。两条以上导线的汇聚点，称为导线的结点。单一导线与导线网的区别，在于导线网具有结点，而单一导线则不具有结点。
按照不同情况和要求，单一导线可被布设为附和导线、闭合导线和支导线。导线网可被布设为自由导线网和附合导线网。
（1） 附合导线
如下图1所示，导线起始于一个已知控制点而终止于另一个已知控制点。已知控制点上可以有一条或几条定向边与之相连接，也可以没有定向与之相连接。
图1 附合导线
（2） 闭合导线
如图2所示，由一个已知控制点出发，最终又回到这一点，形成一个闭合的多边形。在闭合导线的已知控制点上至少应该有一条定向边与之相连接。由于闭合导线是一种可靠性极差的控制网图形，在实际测量工作中应避免单独使用。
图2 闭合导线
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（3） 支导线
如图3所示，从一个已知控制点出发，既不附合于另一个已知控制点，也不闭合于原来的起始控制点。由于支导线缺乏检核条件，故一般只限于地形测量中的图根导线中采用。
图3 支导线
2.2 导线的观测
导线的观测包括转折角的观测和导线边的观测以及导线点高程的观测。 2.2.1 转折角的观测
转折角的观测一般采用测回法进行。当导线点上应观测的方向数多于2个时，应采用方向观测法进行。各测回间应按规定进行水平度盘配置。各等级导线测量水平角观测的技术要求见表1：
表1 各等级导线测量水平角观测的技术要求
测回数等级导线长度(km)平均边长(km)测角中误差(\测距中误差(mm)DJ1DJ2DJ6方位角闭合差（\三等四等一等二等三等15103.62.41.531.60.30.20.12±1.5±2.5±5±8±12±18±18±15±15±1584一一一126211一一432±3√n±5√n±10√n±16√n±24√n≤1/60000≤1/40000≤1/14000≤1/10000≤1/6000
在进行国家等级导线转折角观测时，应以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角；左角和右角分别取中数后，再计算圆周角闭合差?，?值对于三、四等导线应分别不超过±3.5″和±5.0″。
在进行一、二级和三级导线转折角观测时，一般应观测导线前进方向的左角。
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对于闭合导线，若按逆时针方向进行观测，则观测的导线角既是闭合多边形的内角，又是导线前进方向的左角。对于支导线，应分别观测导线前进方向的左角和右角，以增加检核条件。
当观测短边之间的转折角时，测站偏心和目标偏心对转折角的影响将十分明显。因此，应对所用仪器、觇牌和光学对中器进行严格检校，并且要特仔细进行对中和精确照准。 2.2.2 导线边长观测
导线边长可采用电磁波测距仪测量，也可采用全站仪在测取导线角的同时测取导线边的边长。导线边长应对向观测，以增加检核条件。电磁波测距仪测量的通常是斜距，还需观测竖直角，用以将倾斜距离改变为水平距离，必要时还应将其归算到椭球面上和高斯平面上。 2.2.3 三联脚架法导线观测
三联脚架法通常使用三个既能安置全站仪又能安置带有觇牌的基座和脚架，基座应有通用的光学对中器。如图4所示，将全站仪安置在测站i的基座中，带有觇牌的反射棱镜安置在后视点i-1和前视点i+1的基座中，进行导线测量。迁站时，导线点i和i+1的脚架和基座不动，只取下全站仪和带有觇牌的反射棱镜，在导线点i+1上安置全站仪，在导线点i的基座上安置带有觇牌的反射棱镜，并将导线点i-1上的脚架迁至导线点i+2处并予以安置，这样直到测完整条导线为止。
在观测者精心安置仪器的情况下，三联脚架法可以减弱仪器和目标对中误差对测角和测距的影响，从而提高导线的观测精度，减少了坐标传递误差。
i-1 i i+1 i+2
图4 三联脚架法导线观测
在城市或工业区进行导线测量时，可在夜间进行作业，以避免白天作业时行人、车辆的干扰，夜间作业，空气稳定、仪器振动小，并可避免太阳暴晒，从而可提高观测成果的精度。
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2.3 导线测量的近似平差计算
导线测量的目的是获得各导线点的平面直角坐标计算的起始数据是已知点坐标、已知坐标方位角，观测数据为观测角值和观测边长。通常情况下，导线平差应进行严密平差，但对于二级及其以下等级的图根导线允许对以单一导线、单结点导线网采用近似平差方法进行计算。导线近似平差的基本思路是将角度误差和边长误差分别进行平差计算，先进行角度闭合差的分配，在此基础在进行坐标闭合差的分配，通过调整坐标闭合差，以达到角度的剩余误差和边长误差的目的。
在进行导线测量平差计算之前，首先要按照规范要求对外业观测成果进行检查和验算，确保观测成果无误并符合限差要求，然后对边长进行加常数改正、乘常数改正、气象改正和倾斜改正（改正方法见《数字测图原理与方法》第五章），对角度和边长进行归心改正（有偏心观测时），以取消系统误差的影响[2]。 2.3.1 附合导线的计算
如下图5为附合导线，其坐标平差计算步骤如下：
图5 附合导线
(1) 方位角计算
YB?YA（2-1） fAB?arctan()
XB?XA判断?x＞0或＜0， ?y＞0或＜0以便判断所在相应象限，加上或减去180度，推算出每条导线边的坐标方位角。
(2) 由地面实测点的转角依据公式计算其角度闭合差
用fAB?观测角（左正右负）?180?，依次加减，得出最后的fCD?方位角，用计算的方位角fCD??fCD=闭合差值f?。
(3) 将角度闭合差除以测边数分配到各观测角中
角度闭合差调整中，观测角为左角时反符号平均分配到各观测角中,观测角为右角时，则按闭合差同符号分配到测角，如有小数,按长边少分,短边多分原则。
(4) 用调整后的观测角计算方位角
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